高二物理在磁场中运动的教案和相关例题
教学目标：
1. 理解带电粒子在磁场中的运动分析思路和注意事项。
2. 能够正确分析带电粒子在磁场中的运动，会求解相关的临界问题。
3. 体会运用“转化法”处理物理问题的思维方法。
教学重点：
分析带电粒子在磁场中的运动。
教学难点：
1. 运用“转化法”处理物理问题的思维方法。
2. 临界问题的求解方法。
教学方法：
讲解、分析、讨论、练习。
教学用具：
多媒体课件。
教学过程：
一、带电粒子在有界磁场中的运动问题
1. 磁场是“有界”的，即磁场边界是明确的，粒子从边界的某一边界入射，从另一边界出射。
例题1：如图所示，一束质子以一定的初速度v0垂直于磁感线方向进入一垂直于纸面向里的匀强磁场中，在粒子离开磁场时，关于质子运动的描述正确的是（ ）
A．粒子做匀速直线运动 B．粒子的动能不变 C．粒子的速度方向一定不变 D．粒子的动能和速度方向都可能发生变化
解题思路：质子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，由洛伦兹力提供向心力，即qvB=mv2/R，得R=mv/qB，质子在磁场中做匀速圆周运动的半径只与磁感应强度和荷质比有关，与速度无关，所以粒子的速度方向一定变化，但速度大小不变，动能不变。所以A错误，B正确；由于速度方向变化，所以粒子的运动不是匀速直线运动，C正确；粒子的动能不变，D错误。
2. 磁场是“无界”，即磁场是立体的，粒子从边界的一边射入，从另一边界射出。分析此类问题时要注意：当粒子射到磁场边界时，一般有两种情况：一是粒子与边界相切；二是粒子与边界相交但不垂直相交。对于第一种情况要考虑粒子是从哪一边射入、又从哪一边射出；对于第二种情况要分析粒子在磁场中的运动轨迹是否与边界相交。若相交则该交点必是轨迹的最高点或最低点（因为最高点和最低点粒子速度最小或为零），这一点在图上一定要标出。解题时还要注意当粒子平行于边界射入磁场时，粒子将做匀速直线运动。
例题2：如图所示，一束质量为m、电量为q的粒子以不同的速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，并做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A．当粒子的速度越大时，其轨道半径越大 B．当粒子的速度越大时，其轨道半径越小 C．当粒子的速度与磁场方向平行时，粒子将做匀速直线运动 D．所有粒子都以相同的周期做匀速圆周运动
解题思路：由洛伦兹力提供向心力得：qvB=mv2/R，得R=mv/qB；当粒子的速度越大时，其轨道半径越大；当粒子的速度与磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，将做匀速直线运动；只有当粒子垂直射入磁场时才做匀速圆周运动；所以A正确B错误；C正确D错误。
二、带电粒子在复合场中的运动分析思路
带电粒子在复合场中的运动可以分为两类：一种是带电粒子在重力场、电场和磁场中同时做直线运动或曲线运动；另一种是带电粒子在电场和磁场中做类似十字穿衣的运动。分析此类问题时要注意：首先确定粒子的受力情况及运动情况；其次确定各场力之间的作用力关系；最后根据受力情况和运动情况确定粒子的运动轨迹。解题时还要注意运用“转化法”把复合场中的力及运动转化为熟悉的其他场或单一场进行求解。
例题3：如图所示，一质量为m、电荷量为q的小球用长为L的绝缘细线悬挂于O点，开始时小球处于平衡状态并位于最低点处。现给小球一个水平向右的初速度v0，小球将摆到悬点正下方某处P点后开始做匀速圆周运动。已知重力加速度为g，不计空气阻力。求：
（1）小球到达P点时的速度大小；
（2）小球在P点处的电场强度的大小；
（3）小球在P点处
高二物理在磁场中运动教案
教学目标：
1. 理解速度的分解在分析问题中的应用。
2. 掌握带电粒子在磁场中的运动规律，并能解决一些实际问题。
教学重难点：
分析带电粒子在磁场中的运动的方法。
教学过程：
一、引入
二、新课
1. 磁场中运动的速度分解
(1)画出草图，标明各物理量的方向。
(2)两个分运动分别遵循平行四边形定则。
(3)速度的分解是研究带电粒子在磁场中运动问题的基础。
例1：如图所示，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，放一根与磁场方向垂直、长度为L=1m的通电导线，通过导线的电流强度I=2A，求：
(1)当导线与磁场垂直时，求导线所受的磁场力？
(2)若导线与磁场方向成30°角时，求导线所受的磁场力？
三、反馈交流
四、小结(略)
五、作业(略)
相关例题：
一金属小球用绝缘弹簧悬挂起来，现用一带电的金属球靠近它，并发生如图所示的现象，关于金属小球的运动情况，下列说法正确的是( )
A. 一定带电 B. 一定不带电 C. 可能带正电，可能不带电 D. 无法判断
答案：A。因为小球原来可能不带电，当用带电体靠近它时，小球若带电则会发生静电感应现象；若小球不带电，则当带电体靠近它时，它也会被吸引靠近带电体。本题考查了电荷间的相互作用规律和静电感应现象的应用。
在磁场中运动的带电粒子问题中，常常根据粒子的受力情况来确定粒子的运动情况，因此分析受力情况非常重要。同时注意粒子的运动方向与磁场方向平行时不受洛伦兹力作用。
高二物理在磁场中运动教案
教学目标：
1. 理解带电粒子在磁场中的运动分析思路和注意事项。
2. 能够正确分析带电粒子在磁场中的运动，会求解相关的临界问题。
教学重难点：
教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动分析思路。
教学难点：临界问题的分析。
教学方法：
讲授与练习相结合。
教学过程：
一、带电粒子在磁场中的运动的基本思路
1. 确定带电粒子进入磁场时的速度方向与磁场方向的关系，从而确定带电粒子在磁场中的运动轨迹。
2. 根据左手定则确定洛伦兹力的方向，从而确定带电粒子的受力与运动状态的关系。
3. 根据牛顿第二定律和运动学公式分析带电粒子的运动规律，从而确定解题的方法。
二、分析带电粒子在磁场中运动的注意事项
1. 正确判断粒子的速度方向与磁场方向的关系，从而确定带电粒子在磁场中的运动轨迹。
2. 注意洛伦兹力方向的特殊性，只能用左手定则判断其方向，切不可用右手定则或安培定则来判定。
3. 注意洛伦兹力不做功的性质，在分析时不要将其它力的功与洛伦兹力所做的功混淆。
4. 注意运用临界问题的方法和技巧，正确判断临界状态及有关物理量。
5. 正确选用处理带电粒子在磁场中运动的数学工具——三角函数和几何图形，建立方程求解。
三、例题分析
例1. 如图所示，一质量为m的粒子以速度v从上方的P点垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，并垂直从下方射出磁场，不计粒子重力，求：
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径；
(2)P点与射出点间的距离；
(3)若粒子从P点以45°角射入磁场上侧，要使粒子仍能从下侧射出磁场，求磁感应强度的最小值。
【分析】
(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律和圆周运动的规律列方程求解；
(2)由几何关系可知粒子在磁场中运动的时间，再由动能定理列式求解；
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力列式求解最小值即可。
【解答】
(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r解得：r=mvqB；
(2)粒子在磁场中做圆周运动的周期为：T=2πmqB；粒子在磁场中运动的时间为：t=θT=θ×πm2qB；粒子在P点与射出点间的距离为：x=vt=vθ×πm2qB；
(3)若粒子从P点以45°角射入磁场上侧，要使粒子仍能从下侧射出磁场，则粒子应做半圆周运动，此时有：Bqv≥mv2R解得：B≥mvqRq；R为半圆的半径，由几何关系可知：R=d+r解得：B≥mvq(d+r)=mvq(d+mvqB)；即磁感应强度的最小值为：B≥mvq(d+r)。
例2. 如图所示，一质量为m的质点从A点静止释放，沿圆形导轨切向进入一垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁场宽度大于圆形导轨半径R，导轨电阻不计。下列说法正确的是( )。
A. 当质点到达最低点时速度最大且为v=gR；B. 当质点到达最高点时速度最大且为v=gR；C. 当质点到达最高点时速度最大且为v=gR+BIL；D. 当质点到达最低点时速度最大且为v=gR+BIL。
【分析】当质点到达最低点时速度最大时，此时受到向上的支持力为零，由牛顿第二定律求得最大速度；当质点到达最高点时速度最大时，此时受到向上的支持力大于重力，由牛顿第二定律求得最大速度；当质点到达最高点时速度最大时，此时受到的安培力等于向心力，由牛顿第二定律求